[go: up one dir, main page]

CN119212831A - 确定机器人运行的至少一个边界 - Google Patents

确定机器人运行的至少一个边界 Download PDF

Info

Publication number
CN119212831A
CN119212831A CN202380040246.9A CN202380040246A CN119212831A CN 119212831 A CN119212831 A CN 119212831A CN 202380040246 A CN202380040246 A CN 202380040246A CN 119212831 A CN119212831 A CN 119212831A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
boundary
determined
environment
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202380040246.9A
Other languages
English (en)
Inventor
J·布卢姆
I·克莱斯
P·卡普拉诺
M·霍夫曼
F·詹里奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Deutschland GmbH
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
KUKA Roboter GmbH
KUKA Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022202563.6A external-priority patent/DE102022202563B3/de
Priority claimed from DE102022202562.8A external-priority patent/DE102022202562B4/de
Priority claimed from DE102022202569.5A external-priority patent/DE102022202569B3/de
Priority claimed from DE102022202571.7A external-priority patent/DE102022202571B3/de
Priority claimed from DE102022202564.4A external-priority patent/DE102022202564B4/de
Application filed by KUKA Roboter GmbH, KUKA Systems GmbH filed Critical KUKA Roboter GmbH
Publication of CN119212831A publication Critical patent/CN119212831A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/163—Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/06—Control stands, e.g. consoles, switchboards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35506—Camera images overlayed with graphics, model
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36167—Use camera of handheld device, pda, pendant, head mounted display
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39443—Portable, adapted to handpalm, with joystick, function keys, display
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39449—Pendant, pda displaying camera images overlayed with graphics, augmented reality
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39451—Augmented reality for robot programming
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40202—Human robot coexistence
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40298—Manipulator on vehicle, wheels, mobile
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40317—For collision avoidance and detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种用于确定机器人(1)运行的至少一个边界的方法，包括以下步骤：借助于采集装置(5A；5B)，特别是移动采集装置，特别是可携带的采集装置，采集(S10)机器人的真实环境(6)的数据；基于所采集的数据，确定(S20)第一环境轮廓；以及基于所确定的第一环境轮廓，确定(S30)第一待监视空间区域的第一边界。

Description

确定机器人运行的至少一个边界
技术领域
本发明涉及用于确定机器人运行的至少一个边界的方法和系统，以及一种用于执行该方法的计算机程序或计算机程序产品。
背景技术
根据企业内部实践，机器人在运行中被监视是否越过预先设定的边界，例如机器人是否进入(被禁止的)保护区域或离开(允许的)工作区域。
到目前为止，这些边界根据企业内部实践都是被手动设定的。
发明内容
本发明的目的在于改善机器人的运行。
本发明的目的通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。权利要求16、17要求保护用于执行在此所述方法的系统或计算机程序或计算机程序产品。从属权利要求涉及优选的扩展方案。
根据本发明的一种实施方式，用于确定机器人运行的至少一个边界的方法包括以下步骤：
-借助于采集装置，在一种实施方式中是移动采集装置，在一种扩展方案中是可携带的、特别是可由人员携带的采集装置，采集机器人的真实环境的数据；
-基于所采集的数据确定第一环境轮廓；以及
-基于所确定的第一环境轮廓确定第一待监视空间区域的第一边界。
在本发明的一种实施方式中，该方法包括以下步骤：
-在机器人运行期间监视机器人是否越过所确定的第一边界；以及
-如果确定越过了第一边界，则切换到机器人的第一运行模式。
通过使用采集装置或由其采集的数据来确定至少一个环境轮廓，基于该在所采集的真实环境的基础上所确定的环境轮廓来确定边界，并且随后格局本发明的一种实施方式是监视该边界，在一种实施方式中，可以(更)快速和/或(更)精确地实现和/或更可靠地执行监视。在一种实施方式中，在机器人运行期间，机器人移动和/或执行所存储的工作程序。
在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：
-基于第一环境轮廓确定第二空间区域的第二边界，优选地，使得相对于第一环境轮廓，第二边界与第一边界相比具有不同的姿势和/
或不同的距离，特别是最小距离、最大距离和/或平均距离；
并且在一种扩展方案中，包括以下步骤：
-在机器人运行期间监视机器人是否越过所确定的第二边界；以及
-如果确定越过该第二边界，则切换到机器人的第二运行模式。
由此，在一种实施方式中，可以对(连续地)越过边界做出多级(mehrstufig)响应或为其确定合适的边界，例如，机器人在越过允许工作区域的较近(engeren)第一边界时发出警告信号和/或被(更)柔顺地(nachgiebig(er))调节，并在越过该工作区域的较远(weiteren)第二边界时停车；或者在越过禁止保护区域的较远第一边界时发出警告信号和/或被(更)柔顺地调节，并在越过该保护区域的较近第二边界时停车。在此，如果使用相同的(第一)环境轮廓来确定第一和第二边界，则在一种实施方式中可以监视同心的边界。在一种实施方式中，第一和第二空间区域中的一个包含第一和第二空间区域中的另一个的全部或一部分。
附加地或替代地，在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：
-基于第二环境轮廓确定第二空间区域的第二边界，其中，(还)基于(在该方法的步骤中)所采集的数据确定第二环境轮廓；
并且在一种扩展方案中，包括以下步骤：
-在机器人运行期间监视机器人是否越过所确定的第二边界；以及
-如果确定越过该第二边界，则切换到机器人的第二运行模式。
由此，在一种实施方式中，可以并行地监视空间上彼此间隔开的区域或者为其确定合适的边界，例如，禁止机器人进入的机器人单元入口附近的保护区域，以及允许机器人与人员交互并为此相应运行的交互区域，例如更慢地移动和/或(更)柔性地调节。在一种实施方式中，第一和第二空间区域彼此分开、在一种扩展方案中是在空间上间隔开和/或对应于真实环境的不同区域。在一种实施方式中，第一和第二环境轮廓彼此分开、在一种扩展方案中是在空间上间隔开和/或对应于真实环境的不同区域。在一种实施方式中，第一和/或第二环境轮廓(分别)具有至少一个拐角、线、棱边和/或面、特别是表面，特别可以是这种拐角、线、棱边和/或面、特别是表面。由此，在一种实施方式中，可以特别有利地考虑真实环境。
在上述实施方式的一种扩展方案中，第一和第二边界彼此分开、在一种扩展方案中是在空间上间隔开和/或对应于真实环境的不同区域。本发明意义上的空间区域可以是(完全)封闭的，特别是多面体，特别是棱柱，特别是长方体、圆柱体、圆锥体、椭圆体，特别是球体等。同样，本发明意义上的空间区域也可以是部分开放的，例如半空间等。在一种实施方式中，第一和/或第二边界完全包围(各自的)空间区域。由此，在一种实施方式中，可以实现特别高的可靠性。在一种实施方式中，第一和/或第二边界不完全包围(各自的)空间区域。由此，在一种实施方式中，可以简化对边界的确定和/或监视。这里使用的术语“第一”和“第二”在不失一般性的情况下仅用于更好的识别。
在一种实施方式中，第一环境轮廓和/或第二环境轮廓(分别)通过对利用采集装置所采集的特征、特别是点、特别优选是利用采集装置所采集的点云的至少一次近似来确定，在一种扩展方案中是借助于一个或多个网格和/或一个或多个近似面、特别是平坦的近似面和/或一重或多重弯曲的近似面来确定，其中，在一种实施方式中，这样的网格或近似面是通过借助于采集装置所采集的特征、特别是点的补偿函数、特别是内插或外推函数、平滑函数和/或其它拟合函数来确定，特别地，第一环境轮廓和/或第二环境轮廓可以具有、特别是这种(相应的)近似。在一种实施方式中，通过这种近似，可以特别有利地、特别是快速和/或精确地考虑环境。
在一种实施方式中，第一边界和/或第二边界是(分别)基于用户输入来确定，在一种扩展方案中是基于对所提出的、特别优选在增强现实中被可视化的环境轮廓和/或边界(的虚拟表示)的用户选择来确定。
因此，在一种实施方式中，为用户提供不同的环境轮廓以供选择，这些环境轮廓分别基于所采集的真实环境(的数据)来确定或已经确定，在一种扩展方案中是以增强现实中的环境轮廓的虚拟表示的形式，并且用户可以选择这些环境轮廓中的一个或多个，然后基于所选择的环境轮廓确定相应的边界。同样，在一种实施方式中，也可以为用户提供不同的边界以供选择，这些边界分别基于所采集的真实环境(的数据)和在此基础上所确定的环境轮廓来确定或已经确定，在一种扩展方案中是以增强现实中的边界的虚拟表示的形式，并且用户可以选择这些边界中的一个或多个，然后在一种实施方式中监视这些边界。
在一种实施方式中，通过这种方式，用户可以(更)快速和/或(更)可靠地预先设定所需监视区域，在此，在一种实施方式中，环境轮廓的选择允许实现有利的、特别是(更)精确和/或(更)均匀的边界绘示(Grenzziehung)；在一种实施方式中，对边界本身的选择能够有利地实现与情况(更)匹配的边界。
附加地或替代地，在一种实施方式中，第一边界和/或第二边界(分别)基于相对于用于确定或已经确定(相应)边界的环境轮廓所预先设定的姿势和/或预先设定的距离来确定，在此，在一种扩展方案中，位置或距离可以基于用户输入来(可变地)预先设定或被预先设定，和/或距离是恒定的距离。在一种实施方式中，本发明意义上的姿势定义了一维、二维或三维位置和/或一维、二维或三维方向。
在一种实施方式中，通过这种方式，可以有利地自动确定(相应的)边界，和/或用户可以根据相应的边界条件(例如不同的安全要求、过程条件等)来调整边界。因此，例如，与保持运动通道畅通的保护区域相比，对于防止与已知环境发生碰撞的保护区域，可以预先设定边界距环境轮廓更小的(安全)距离，因为后者存在更大的不确定性。
在一种实施方式中，预先设定的第一边界和/或第二边界距用以确定(相应)边界的环境轮廓的距离大于零。由此，在一种实施方式中，可以特别有效地保护环境轮廓以防与机器人接触。
在一种实施方式中，预先设定的第一边界和/或第二边界距用以确定(相应)边界的环境轮廓的距离等于零，或者说边界和环境轮廓至少部分相同。由此，在一种实施方式中，环境轮廓本身可以用作边界并且例如用于按计划驶近或接触环境、特别是其环境轮廓。
在一种实施方式中，机器人在第一运行模式下停车，在一种扩展方案中是在继续驶过预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或忠于轨迹的情况下和/或在再次驶近之前在有或没有随后断开能量供应的情况下，在另一种扩展方案中是在偏离预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或不忠于轨迹的情况下和/或在再次驶近之前在有或没有随后断开能量供应的情况下，或者为此确定第一边界。在另一种实施方式中，机器人在第一运行模式下以改变的、优选减小的速度(继续)运动，在一种扩展方案中是在继续驶过预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或忠于轨迹的情况下，在另一种扩展方案中是在偏离预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或不忠于轨迹的情况下，或者为此确定第一边界。
附加地或替代地，在一种实施方式中，机器人在第二运行模式下停车，在一种扩展方案中是在继续驶过预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或忠于轨迹的情况下和/或在再次驶近之前在有或没有随后断开能量供应的情况下，在另一种扩展方案中是在偏离预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或不忠于轨迹的情况下和/或在再次驶近之前在有或没有随后断开能量供应的情况下，或者为此确定第二边界。在另一种实施方式中，机器人在第二运行模式下以改变的、优选减小的速度(继续)运动，在一种扩展方案中是在继续驶过预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或忠于轨迹的情况下，在另一种扩展方案中是在偏离预先设定的、特别是已经部分驶过的轨迹或不忠于轨迹的情况下，或者为此确定第二边界。
在一种实施方式中，通过停车和/或断开能量供应，可以特别可靠地对机器人的越过边界做出响应；通过改变、特别是降低速度和/或保持能量供应，可以降低对工作运行的干扰。
在一种实施方式中，特别地，在第一运行模式下预先设定机器人在碰撞情况下被改变的行为，或者为此确定第一边界。附加地或替代地，在一种实施方式中，特别地，在第二运行模式下预先设定机器人在碰撞情况下被改变的行为，或者为此确定第二边界。机器人在碰撞情况下这种被改变的行为可以例如包括：改变的、优选提高的调节柔顺性，优选修改的返回轨迹(Rückzugsbahn)，等等。
由此，在一种实施方式中，可以提高安全性和/或在人机协作中特别有利地做出响应。
在一种实施方式中，由于切换到第一运行模式和/或由于切换到第二运行模式而发出光学和/或声学的警告信号，在一种扩展方案中是由机器人发出；和/或由于切换到第一运行模式和第二运行模式而发出不同的信号，或为此确定第一或第二边界。
由此，在一种实施方式中，可以提高安全性和/或在人机协作中特别有利地做出响应。
在一种实施方式中，利用可视化装置在增强现实中对第一边界的虚拟表示和/或第二边界的虚拟表示进行可视化。
由此，在一种实施方式中，可以有利地选择和/或检查所确定的(多个)边界。
在一种实施方式中，采集装置被布置在可视化装置上，在一种扩展方案中是被集成地或可拆卸地布置在可视化装置上。
由此，在一种实施方式中，可以有利地使用AR-系统的采集装置。
在一种实施方式中，利用可视化装置(还)在增强现实中对机器人的虚拟表示和/或机器人的轨迹进行可视化。
由此，在一种实施方式中，可以特别有利地选择和/或检查所确定的(多个)边界。
在一种实施方式中，可视化装置是移动的可视化装置，特别是(由人员优选用一只手)可携带的可视化装置；在一种实施方式中，可视化装置包括：手持设备，优选是手提设备、平板电脑、智能电话、笔记型电脑等，和/或眼镜、特别是AR(增强现实)眼镜。在一种实施方式中，采集装置或可视化装置被(硬件技术和/或软件技术地)设计用于控制机器人或者(还)被用于此目的。
由此，在一种实施方式中，可以(更)快速和/或(更)安全地进行调试运行。
在一种实施方式中，采集装置为了采集数据而相对于真实环境平移地和/或旋转地和/或手动地运动。由此，在一种实施方式中，可以(更)精确地采集环境的更大区域和/或环境并因此更好地监视运行。
在一种实施方式中，采集装置具有一个或多个非接触式测量测距仪，在一种扩展方案中具有一个或多个雷达测距仪、一个或多个超声波测距仪和/或一个或多个激光雷达测距仪。由此，在一种实施方式中，可以(更)精确地采集环境，并因此特别有利地、特别是(更)精确地和/或无干扰地监视运行。在此，特别优选的是激光雷达测距仪，因为其结构紧凑并且测量精确。
附加地或替代地，在一种实施方式中，采集装置具有：一个或多个相机，在一种扩展方案中为3D相机系统，在一种实施方式中，该3D相机系统具有至少两个或更多个立体相机、三角测量系统、至少一个TOF相机、至少一个干涉测量相机、至少一个光场相机等，在三角测量系统中由至少一个光源将限定的图案成像在环境上并且至少一个相机优选地从另一个视角拍摄该图案；和/或图像处理装置(Bildauswertung)。由此，在一种实施方式中，可以(更)快速地采集环境，并且因此特别快速地执行该方法和/或考虑更大的环境。
在一种实施方式中，基于所采集的(机器人的)关节位置和/或计算机实现的机器人模型来监视机器人是否越过所确定的第一边界和/或是否越过所确定的第二边界。
由此，在一种实施方式中，监视可以特别可靠和/或精确地进行。
在一种实施方式中，在机器人的关节(坐标)空间中确定或定义第一和/或第二边界和/或将其以关节坐标边界或区域的形式存储。由此，在一种实施方式中，可以特别可靠和/或快速地进行监视。在一种实施方式中，特别是针对固定于机器人的参照物(例如机器人的TCP或节肢)和/或机器人的虚拟护罩，在机器人的工作空间中确定或定义第一和/或第二边界和/或将其以工作空间坐标边界或区域的形式存储。由此，在一种实施方式中，可以特别直观和/或可靠地根据环境来调整边界。在这种情况下，在一种扩展方案中，基于计算机实现的机器人模型，将采集到的关节位置转换为一个或多个固定于机器人的参照物的相应位置和/或方向，或者转换为虚拟护罩的相应形状、位置和/或方向，并监视是否越过为此所确定的(多个)边界。在一种实施方式中，为了监视机器人是否越过第一和/或第二边界或者在监视机器人是否越过第一和/或第二边界的过程中，检查机器人的虚拟护罩是否越过该边界，其中，在一种实施方式中，基于计算机实现的机器人模型来确定该虚拟护罩，或者说通过该机器人模型来定义该虚拟护罩。
在一种实施方式中，(分别)基于一个或多个三维几何图元(Geometrieprimitive)来确定第一边界和/或第二边界，所述一个或多个几何图元(分别)按照预先设定的关系、特别是空间姿势对应于第一或第二环境轮廓，在一种扩展方案中，边界是一个或多个几何图元或其一部分的表面。附加地或替代地，还可以基于一个或多个三维几何图元来确定虚拟护罩，其中，几何图元或者说每个几何图元分别按照预先设定的关系、特别是空间姿势对应于机器人的节肢。
在一种实施方式中，本发明意义上的几何图元是多面体、特别是棱柱、特别是长方体，或者是圆柱体，圆锥体，椭圆体，特别是球体等。
由此，在一种实施方式中，可以(更)快速和/或(更)可靠地进行监视。
在一种实施方式中，机器人具有：机器人臂，该机器人臂具有三个或更多个、优选至少六个、在一种实施方式中为至少七个关节，在一种扩展方案中是转动关节，这些关节将机器人的可运动节肢相互连接并且可以通过机器人的驱动器、特别是马达运动；和/或移动的基座，特别是借助于机器人的至少一个驱动器、特别是马达可行进的基座。对于这种机器人，本发明是特别有利的，尤其是因为可能存在的复杂运动。在一种实施方式中，机器人引导的工具或工件形成本发明意义上的机器人的(远端)可运动节肢。相应地，在一种实施方式中，还要或者仅监视机器人引导的工具或工件，优选为具有预先设定的关系、特别是空间姿势的虚拟护罩，是否(由工具或工件或虚拟护罩)越过第一和/或第二边界。由于这样的工具或工件往往走过最长的距离，因为可以实现特别有利的、尤其是有说服力的和/或快速的监视。
在一种实施方式中，基于机器人，特别是借助于所采集的机器人数据，特别是采集装置所采集的机器人数据，和/或基于计算机实现的机器人模型，来确定第一和/或第二环境轮廓。在一种扩展方案中，在通过采集装置采集机器人的真实环境数据时可能会被随同采集的机器人在此至少被部分地消除或隐去。由此，在一种实施方式中，可以改善环境模型。
在一种实施方式中，第一和/或第二环境轮廓是基于用户对于待采集环境区域的预先设定来确定的。在一种扩展方案中，不利用采集装置对已被用户排除的环境区域进行采集或者在确定第一和/或第二环境轮廓时将其排除、特别是忽略；和/或利用采集装置仅采集用户预先设定的环境区域，或者在确定第一和/或第二环境轮廓时将其考虑在内，特别是进行评估。由此，在一种实施方式中，可以(更)快速和/或(更)精确地确定第一或第二环境轮廓。
根据本发明的一种实施方式，提供一种系统，特别是被硬件技术和/或软件技术、特别是编程技术地设计用于执行在此所描述的方法，和/或包括：
-用于采集机器人的真实环境的数据的采集装置，特别是移动采集装置，特别是可携带的采集装置；
-用于基于所采集到的数据来确定第一环境轮廓的装置；以及
-用于基于所确定的第一环境轮廓来确定第一待监视空间区域的第一边界的装置。
在一种实施方式中，该系统或其装置包括：
-用于在机器人运行期间监视机器人是否越过所确定的第一边界的装置，以及用于在确定越过第一边界的情况下切换到机器人的第一运行模式的装置；和/或
-用于基于第一环境轮廓或者根据所采集到的数据确定的第二环境轮廓来确定第二空间区域的第二边界的装置，特别是用于在机器人运行期间监视机器人是否越过所确定的第二边界的装置，以及用于在确定越过第二边界的情况下切换到机器人的第二运行模式的装置；和/或
-用于通过对采集装置采集到的特征、特别是点的至少一次近似来确定第一和/或第二环境轮廓的装置；和/或
-用于基于用户输入、特别是对所提出的环境轮廓和/或边界的用户选择，和/或基于相对于用以确定边界的环境轮廓所预先设定的姿势和
/或预先设定的距离来确定第一和/或第二边界的装置；和/或
-用于使机器人在第一和/或第二运行模式下停车或以改变的、特别是减小的速度运动的装置；和/或
-用于因为转换而特别是通过机器人发出光学和/或声学警告信号的装置；和/或
-可视化装置，用于在增强现实中将第一和/或第二边界的虚拟表示可视化，特别是用于在增强现实中将机器人的虚拟表示和/或机器人的轨迹可视化；和/或
-至少一个非接触式测量测距仪，特别是至少一个激光雷达测距仪、雷达测距仪或超声波测距仪，和/或至少一个相机、特别是3D-相机系统，和/或图像处理装置；和/或
-用于基于所采集的关节位置和/或计算机实现的机器人模型来监视机器人是否越过所确定的第一边界和/或越过所确定的第二边界的装置；和/或
-用于基于至少一个三维几何图元来确定第一和/或第二边界的装置，该三维几何图元相对于第一或第二环境轮廓具有预先设定的关系、特别是空间姿势；和/或
-用于基于机器人、特别是借助于采集装置所采集的数据，和/或基于计算机实现的机器人模型，和/或基于用户对待采集环境区域的预先设定，来确定第一和/或第二环境轮廓的装置。
本发明意义下的系统和/或装置可以硬件技术和/或软件技术地设计，特别是具有：至少一个优选与存储系统和/或总线系统进行数据连接或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元，特别是微处理器单元(CPU)、图形卡(GPU)等；和/或一个或多个程序或程序模块。处理单元可以为此被设计为：处理被实现为存储在存储系统中的程序的指令；从数据总线采集输入信号；和/或将输出信号发送至数据总线。存储系统可以具有一个或多个、特别是不同的存储介质，特别是光学的、磁的、固体的和/或其它非易失性的介质。程序可以被提供为：其能够体现或执行在此所述的方法，使得处理单元能够执行该方法的步骤，并由此特别能够确定(多个)边界或使机器人运行。在一种实施方式中，计算机程序产品可以具有、特别可以是计算机可读的、非易失性的、用于存储程序或指令的存储介质或者其上存储有程序或其上存储有指令的存储介质。在一种实施方式中，程序或指令的执行使得系统或控制器、特别是计算机或多个计算机阵列执行该程序或该指令，使得该系统或控制器、特别是一个或多个计算机执行在此所述的方法或其一个或多个步骤，或者该程序或指令被设计用于此目的。
在一种实施方式中，该方法的一个或多个、特别是所有的步骤被完全或部分自动化地执行，特别是通过该系统或其装置执行。
在一种实施方式中，该系统具有机器人。在一种实施方式中，该方法还包括机器人的运行，即特别可以是用于运行机器人的方法。相应地，在一种实施方式中，该系统也可以是用于运行机器人的系统。
附图说明
更多的优点和特征由从属权利要求和实施例给出。为此，部分示意性示出了：
图1为根据本发明一种实施例的系统；以及
图2为根据本发明一种实施例的方法。
具体实施方式
图1示出了用于运行机器人1的系统。
在一种实施方式中，用户4佩戴AR眼镜2或平板电脑3形式的可视化装置。
在步骤S10(参见图2)中，通过优选集成地或可拆卸地布置在可视化装置2或3上的采集装置5A或5B，例如3D-相机系统、激光雷达传感器等，采集机器人的真实环境6，并在步骤S20中借助于该数据来确定第一环境轮廓。
在步骤S30中，基于该第一环境轮廓确定第一边界，该第一边界具有用户4能够预先设定或被用户预先设定的、相对于第一环境轮廓的距离。
在步骤S40中，利用可视化装置2或3在增强现实中将第一边界的虚拟表示可视化，在一种扩展方案中，还在增强现实中将机器人驶过预先设定的轨迹时的虚拟表示可视化。由此，用户可以有利地检查第一边界。在一种实施方式中，为用户提供多个第一边界以供选择，在一种扩展方案中是以这些边界的虚拟表示的形式，并且用户从这些边界中选出一个。附加地或替代地，在一种实施方式中，用户可以预先设定所需要的边界距环境轮廓的距离。
在步骤S50中，监视机器人在其运行期间是否越过第一边界。
如果在此确定越过第一边界(S50：“Y”)，则在步骤S60中切换到机器人的第一运行模式，在该第一运行模式下，机器人例如发出警告信号和/或停止，否则(S50：“Y”)继续监视。
尽管在前面的描述中阐述了示例性的实施方式，但是应该指出的是，还可能存在许多变型。因此，例如可以在步骤S20、S30中确定一个或多个第二环境轮廓和/或边界；在步骤S40中，在增强现实中将其(其虚拟表示)可视化，并在必要时由用户从中选择和/或预先设定期望的距离；并且在步骤S50中监视机器人在其运行期间是否越过该第二边界，或在步骤S60中切换到相应的第二运行模式。
此外还应指出的是，该示例性实施方式仅仅是举例，其不应对保护范围、应用和构造形成任何限制。相反，通过前面的描述能够赋予本领域技术人员实现对至少一种示例性实施方式进行转换的教导，其中，在不脱离本发明保护区域的情况下，可以实现特别是关于所述组成部分的功能和布置的各种变化，例如可以根据权利要求和其等效的特征组合获得。
附图标记列表
1 机器人
2 AR眼镜
3 平板电脑
4 用户
5A；5B采集装置
6 环境
TCP 工具中心点。

Claims (17)

1.一种用于确定机器人(1)运行的至少一个边界的方法，包括以下步骤：
-借助于采集装置(5A；5B)，特别是移动采集装置，特别是可携带的采集装置，采集(S10)所述机器人的真实环境(6)的数据；
-基于所采集的数据，确定(S20)第一环境轮廓；以及
-基于所确定的第一环境轮廓，确定(S30)第一待监视空间区域的第一边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-基于所述第一环境轮廓或者根据所采集的数据而确定的第二环境轮廓，确定第二空间区域的第二边界。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-在所述机器人运行期间，监视(S50)所述机器人是否越过所确定的第一边界；以及
-如果确定越过所述第一边界，则切换(S60)到所述机器人的第一运行模式。
4.根据前述两项权利要求所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-在所述机器人运行期间，监视所述机器人是否越过所确定的第二边界；以及
-如果确定越过所述第二边界，则切换到所述机器人的第二运行模式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一环境轮廓和/或所述第二环境轮廓是通过对利用所述采集装置采集到的特征、特别是点的至少一次近似来确定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一边界和/或所述第二边界是基于用户输入、特别是对所提出的环境轮廓和/或边界的用户选择来确定，和/或是基于相对于作为用于确定边界的基础的环境轮廓而预先设定的姿势和/或预先设定的距离来确定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机器人在所述第一运行模式和/或所述第二运行模式下停车或者以改变的、特别是减小的速度运动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一运行模式和/或所述第二运行模式下，预先设定所述机器人在碰撞情况下被改变的行为。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由于所述切换，特别是通过机器人，发出光学和/或声学的警告信号。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用可视化装置在增强现实中对所述第一边界和/或所述第二边界的虚拟表示进行可视化。
11.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述采集装置被布置在所述可视化装置上，和/或利用所述可视化装置在增强现实中对所述机器人的虚拟表示和/或所述机器人的轨迹进行可视化。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述采集装置为了采集数据而相对于真实环境平移地和/或旋转地和/或手动地运动，和/或所述采集装置具有：至少一个非接触式测量测距仪，特别是至少一个激光雷达测距仪、雷达测距仪或超声波测距仪；和/或至少一个相机，特别是3D-相机系统；和/或图像处理装置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所采集的关节位置和/或计算机实现的机器人模型，监视所述机器人是否越过所确定的第一边界和/或是否越过所确定的第二边界。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于至少一个三维几何图元来确定所述第一边界和/或所述第二边界，所述几何图元相对于所述第一环境轮廓或所述第二环境轮廓具有预先设定的关系、特别是空间姿势。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于机器人、特别是借助于所采集的机器人的数据，特别是由所述采集装置采集的机器人的数据，和/或基于计算机实现的机器人模型，确定所述第一环境轮廓和/或所述第二环境轮廓，和/或基于用户预先设定的待采集环境区域来确定所述第一环境轮廓和/或所述第二环境轮廓。
16.一种用于确定机器人(1)的运行的至少一个边界的系统，所述系统被设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，和/或包括：
-用于采集所述机器人的真实环境的数据的采集装置，特别是移动采集装置，特别是能携带的采集装置；
-用于基于所采集的数据来确定第一环境轮廓的装置；以及
-用于基于所确定的第一环境轮廓来确定第一待监视空间区域的第一边界的装置；
特别是附加地包括：
-用于在所述机器人运行期间监视所述机器人是否越过所确定的第一边界的装置；以及
-用于在确定越过所述第一边界的情况下切换到所述机器人的第一运行模式的装置。
17.一种计算机程序或计算机程序产品，其中，所述计算机程序或计算机程序产品包含特别是存储在计算机可读的和/或非易失性的存储介质上的指令，所述指令在通过一个或多个计算机或根据权利要求16所述的系统执行时使所述一个或多个计算机或所述系统执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
CN202380040246.9A 2022-03-15 2023-03-13 确定机器人运行的至少一个边界 Pending CN119212831A (zh)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022202562.8 2022-03-15
DE102022202569.5 2022-03-15
DE102022202563.6A DE102022202563B3 (de) 2022-03-15 2022-03-15 Planen einer Bahn eines Roboters
DE102022202571.7 2022-03-15
DE102022202563.6 2022-03-15
DE102022202564.4 2022-03-15
DE102022202562.8A DE102022202562B4 (de) 2022-03-15 2022-03-15 Ermitteln wenigstens einer Grenze für ein Betreiben eines Roboters
DE102022202569.5A DE102022202569B3 (de) 2022-03-15 2022-03-15 Prüfen einer vorgegebenen Bahn eines Roboters
DE102022202571.7A DE102022202571B3 (de) 2022-03-15 2022-03-15 Prüfen einer vorgegebenen Bahn eines Roboters
DE102022202564.4A DE102022202564B4 (de) 2022-03-15 2022-03-15 Prüfen einer Sicherheitskonfiguration eines Roboters
PCT/EP2023/056356 WO2023174874A1 (de) 2022-03-15 2023-03-13 Ermitteln wenigstens einer grenze für ein betreiben eines roboters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN119212831A true CN119212831A (zh) 2024-12-27

Family

ID=85685110

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380040247.3A Pending CN119233879A (zh) 2022-03-15 2023-03-13 检查机器人的预先设定的轨迹
CN202380040246.9A Pending CN119212831A (zh) 2022-03-15 2023-03-13 确定机器人运行的至少一个边界

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380040247.3A Pending CN119233879A (zh) 2022-03-15 2023-03-13 检查机器人的预先设定的轨迹

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20250196352A1 (zh)
EP (5) EP4493361A1 (zh)
CN (2) CN119233879A (zh)
WO (5) WO2023174872A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023134416B3 (de) * 2023-12-08 2025-03-27 Kuka Deutschland Gmbh Konfigurieren und/oder Prüfen einer Begrenzung für einen Roboter oder Teil eines Roboters
US20250196365A1 (en) * 2023-12-14 2025-06-19 Cherkam Ltd. Control of a spray painting robot with a painting trajectory optimized for energy consumption and process time
CN118809614B (zh) * 2024-08-21 2025-02-11 北京人形机器人创新中心有限公司 机器人运动控制方法、装置及存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5144785B2 (ja) * 2011-04-18 2013-02-13 ファナック株式会社 ロボットの着目部位と周辺物との干渉を予測する方法及び装置
WO2015051815A1 (en) * 2013-10-07 2015-04-16 Abb Technology Ltd A method and a device for verifying one or more safety volumes for a movable mechanical unit
US9283678B2 (en) * 2014-07-16 2016-03-15 Google Inc. Virtual safety cages for robotic devices
US9919427B1 (en) * 2015-07-25 2018-03-20 X Development Llc Visualizing robot trajectory points in augmented reality
US10956739B2 (en) * 2016-06-27 2021-03-23 Autodesk, Inc. Augmented reality robotic system visualization
DE102017001131C5 (de) * 2017-02-07 2022-06-09 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und System zum Betreiben eines Roboters
DE102017010718A1 (de) * 2017-11-17 2019-05-23 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und Mittel zum Betreiben einer Roboteranordnung
CN112313046B (zh) * 2018-06-26 2024-08-27 发纳科美国公司 使用增强现实可视化和修改操作界定区域
US10970929B2 (en) * 2018-07-16 2021-04-06 Occipital, Inc. Boundary detection using vision-based feature mapping
DE102019103349B3 (de) * 2019-02-11 2020-06-18 Beckhoff Automation Gmbh Industrierobotersystem und Verfahren zur Steuerung eines Industrieroboters
US12420419B2 (en) * 2019-08-23 2025-09-23 Symbotic Llc Motion planning and task execution using potential occupancy envelopes
JP7396872B2 (ja) * 2019-11-22 2023-12-12 ファナック株式会社 拡張現実を用いたシミュレーション装置及びロボットシステム
CN112091973A (zh) * 2020-08-27 2020-12-18 广东技术师范大学天河学院 一种机械臂防护门防撞检测方法及系统
CN113119109A (zh) * 2021-03-16 2021-07-16 上海交通大学 基于伪距离函数的工业机器人路径规划方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP4493362A1 (de) 2025-01-22
WO2023174875A1 (de) 2023-09-21
EP4494106A1 (de) 2025-01-22
WO2023174872A1 (de) 2023-09-21
WO2023174873A1 (de) 2023-09-21
EP4493361A1 (de) 2025-01-22
WO2023174874A1 (de) 2023-09-21
EP4493360A1 (de) 2025-01-22
US20250196352A1 (en) 2025-06-19
US20250196338A1 (en) 2025-06-19
EP4494105A1 (de) 2025-01-22
CN119233879A (zh) 2024-12-31
WO2023174876A1 (de) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN119212831A (zh) 确定机器人运行的至少一个边界
US10894324B2 (en) Information processing apparatus, measuring apparatus, system, interference determination method, and article manufacturing method
CN110977931B (zh) 使用了增强现实和混合现实的机器人控制装置及显示装置
EP3950239B1 (en) Control system, control method, and control unit
US10144128B1 (en) Tooltip stabilization
US8437535B2 (en) System and method of determining object pose
JP6479264B2 (ja) 協働ロボットシステム、及びその制御方法
US20240061436A1 (en) Moving apparatus and moving apparatus control method
CN108177144B (zh) 机器人系统
CN112894758B (zh) 机器人清洗控制系统、方法、装置和计算机设备
CN112706158B (zh) 基于视觉和惯导定位的工业人机交互系统及方法
CN108459596A (zh) 一种移动电子设备以及该移动电子设备中的方法
WO2021117479A1 (ja) 情報処理装置、方法およびプログラム
Huang et al. Sensor-aided teleoperated grasping of transparent objects
Han et al. Grasping control method of manipulator based on binocular vision combining target detection and trajectory planning
JP7614326B2 (ja) 教示工具または作業者の手を用いて教示点を設定する教示装置
CN115836262B (zh) 基于图像的轨迹规划方法和运动控制方法以及使用该些方法的移动机器
JP5427662B2 (ja) ロボットシステム
KR102912308B1 (ko) 교시 프로그램 생성 장치
Nashman et al. Unique sensor fusion system for coordinate-measuring machine tasks
CN118946435A (zh) 规划机器人的轨迹
Zalud et al. Laser proximity scanner correlation based method for cooperative localization and map building
Saleem et al. Obstacle detection by multi-sensor fusion of a laser scanner and depth camera
US20240378846A1 (en) Robot device and robot control method
DE102022202562B4 (de) Ermitteln wenigstens einer Grenze für ein Betreiben eines Roboters

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination